2015-СК-біохімія-14-Обмін білків-ІКТ-ч 1
.pdf
При окиснювальному дезамінуванні амінокислот утворюються відповідні кетокислоти. НАД, ФАД або ФМН виконують роль акцептора водню. У цій реакції приймають участь оксидази амінокислот і дегідрогенази.
R-CH-COOH |
|
R-C-COOH |
|
R-C-COOH |
+ NH3 |
|
| |
̶2H |
|| |
HOH |
|| |
||
|
||||||
HNH |
|
NH |
|
O |
|
Наприклад, найактивніше дезамінується глутамат у організмі тварин і людини.
(1) НАД-залежна глутаматдегідрогеназа (яка є в мітохондріях);
(2) Неферментативно α-кетоглутарат
21
Непряме дезамінування L-амінокислот
Це дезамінування вільних L-амінокислот за механізмом спряження реакцій (1) трансамінування з α- кетоглутаратом і (2) окиснювального дезамінування.
(2)
окиснювальне дезамінування
α-кетокислоти
глутамат
НАД+
α-амінокислоти
NH3
α-кетоглутарат НАДН+Н+
трансамінування з α-кетоглутаратом
(1)механізм спряження реакцій (1) і (2)
22
Первинні (біогенні) аміни утворюються декарбоксилюванням L-амінокислот. У цю реакцію, каталізовану декарбоксилазою (Е;
стереоспецифічним ензимом, що взаємодіє тільки з L-
амінокислотами) з коферментом піридоксальфосфатом (ПАЛФ), вступають всі L-амінокислоти; утворені аміни далі перетворюються під дією моноамінооксидази або диамінооксидази.
R-CH-COOH Е -- ПАЛФ |
R-CH2 |
|
|
|
СО2 |
| |
| |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|||
HNH |
HNH |
|
|
|
|
α-амінокислота |
амін |
|
|
|
|
Значна частина біогенних амінів має високу фізіологічну активність як гормони, нейромедіатори або їх попередники чи метаболіти.
У сечі людини знайдено близько 40 біогенних амінів.
23
Фізіологічне значення декарбоксилювання амінокислот
Утворення фізіологічно активних сполук – гормонів, медіаторів:
1) утворення γ-аміномасляної кислоти (ГАМК, γ-амінобути- рату) з L-глутамату:
L-глутамат → ГАМК + СО2
2) утворення гістаміну з L-гістидину: L-гістидин → гістамін + СО2
24
Катаболізм амінокислот у процесі гниття білків у кишечнику
У порожнині товстої кишки активно перебігають реакції декарбоксилювання амінокислот за дії ферментів мікроорганізмів (мікрофлори травного тракту людини). Наприклад, за таких реакцій утворюються диаміномонокарбонові кислоти птомаїни («трупні отрути»)
25
Біогенні аміни (саме їх накопичення) спричиняють патофізіологчні зміни серцево-судинної системи, кишечника, інших гладенько-м'язових органів. У клітинах печінки відбувається детоксикація (знешкодження) таких амінів за дії мітохондріальної моноамінооксидази (ФАД-залежного ензиму, який каталізує окиснювальне дезамінування амінів до альдегідів):
Альдегіди (продукти дезамінування біогенних амінів) окиснюються до відповідних кислот, які далі деградують, окиснюючись, або виводяться сечею з організму, а аміак надходить у систему синтезу сечовини.
26
4. Орнітиновий цикл утворення сечовини
Утворення кінцевих продуктів білкового обміну
Кінцевими продуктами розпаду амінокислот є Н2О, СО2 та NH3
Еволюційно сформувалися три типи тваринних організмів залежно від молекулярної
форми кінцевих продуктів амінного (азотистого) катаболізму, що екскретується:
1)Амоніотелічні організми (виводять амінний азот у вигляді розчинного NH4+) – це більшість хребетних, які живуть у воді;
2)Урикотелічні (виводять амінний азот у вигляді сечової кислоти) – птахи, наземні рептилії;
3)Уреотелічні (основним продуктом знешкодження аміаку є сечовина) – більшість наземних хребетних, зокрема людина.
Аміак у людини виводиться у вигляді сечовини та креатиніну. З сечею у людини за добу виводиться: 25-35 г сечовини, 0,3-1,2 г амонійних солей і сечової кислоти; 0,5-2,0 г креатиніну і невелика кількість амінокислот (1-2 г), індикану, пігментів (уробілін та інші), вітамінів і гормонів та їх
метаболітів.
Аміак - найважливіший продукт процесів дезамінування, має високу токсичність. Він здатний порушувати роботу циклу Кребса (зв`язуючи α- кетоглутарову та глутамінову кислоти), порушує транспорт нейромедіаторів. Нормальний рівень аміаку в крові 20-40 мкмоль/л, смерть настає при збільшенні рівня аміака вище 3 ммоль/л.
Аміак утворюється в таких процесах: 1) дезамінування амінокислот; 2)
гниття амінокислот в кишечнику; 3) розпад основ нуклеїнових кислот, |
|
аміноцукрів, вітамінів. |
27 |
|
|
Шляхи знешкодження аміаку:
попередній шлях (тимчасове знешкодження - синтез транспортних форм аміаку): утворення аланіну, глутамінової та аспарагінової кислот; утворення амідів – глутаміну, аспарагіну.
остаточний шлях знешкодження:
1)синтез сечовини в печінці (забезпечує утилізацію до 90% аміаку);
2)синтез солей амонію в нирках (цей шлях забезпечує виведення до 8% аміаку).
Тимчасове знешкодження аміаку (синтез транспортних форм аміаку) 1.Утворення глутамату з α-кетоглутарату шляхом трансамінування або прямого амінування:
2.Утворення аспарагінової кислоти з щавелевооцтової кислоти частіше відбувається шляхом переамінування (наприклад, за участю АсАТ).
3.Утворення аланіну з піровиноградної кислоти шляхом переамінування (ця реакція реалізується в циклі аланіну або глюкозо-аланіновому циклі). З допомогою даної реакції аміак переважно знешкоджується в м’язах.
4.Утворення амідів – глутаміну та аспарагіну (ці процеси мають важливе значення для ЦНС, де утворюється значна кількість аміаку при дезамінуванні АМФ):
Транспортні форми аміаку забезпечують його тимчасове зв`язування і транспорт до
органів (печінки та нирок), в яких буде відбуватися його остаточне знешкодження. 28
CPS-1 карбоїлфосфатсинтетаза I (6.3.4.16)
OTC орнітинтранскарбамоїлаза (2.1.3.3) ASS аргінінсукцинатсинтаза (6.3.4.5) ASL аргінісукцинатліаза (4.3.2.1)
ARG1 аргіназа 1 (3.5.3.1)
1L-орнітин
2карбамоїлфосфат
3L-цитрулін
4аргінінсукцинат
5фумарат
6L-аргінін
7сечовина
L-Asp L-аспартат
За добу в організмі синтезуєтся до 25-35г сечовини. Сечовина – це нетоксична речовина, добре розчинна в воді, виводиться з сечею нирками. Порушення циклу утворення сечовини мають вроджений характер і є наслідком зниження активності одного з ферментів цього циклу. Найчастіше зустрічаються генетичні дефекти по карбамоїл-
фосфатсинтетазі та орнітинкарбамоїлфосфаттрансферазі. Ці захворювання проявляються зростанням концентрації аміаку в крові, симптомами отруєння аміаком і зниженням рівня сечовини.
Орнітиновий цикл
транспортер
29
Патологія
Аномалії циклу сечовини спричинюють так звані розлади циклу сечовини :
Недолік (дефіцит) транскарбомоїлази
Дефіцит карбамоїлфосфатсинтетази (дефіцит орнітинтранслокази)
Аргініносукцинатна ацидурія
Argininemia - аргінінемія
Гіперорнітинемія, гіперамонемія, синдром гомоцитрулінурії (HHH syndrome)
Нетерпимість лізинсечового білку
(Lysinuric protein intolerance)
Цітрулінемія (Citrullinemia)
N-ацетилглутамат синтазний дефіцит
1969р. два брати із аргінінемією (порушення здоров'я, генетичне захворювання). Лікування
– дієта з низьким вмістом білка та додаванням незамінних амінокислот.